大学有机化学脂环烃PPT课件
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第五章 脂环烃PPT课件
精品ppt
25
2. 氧化反应
在常温下，环烷烃一般不能被氧化剂及空气中的氧
氧化。即便是环烷烃中最不稳定、性质最活泼的环 丙烷，也不会被KMnO4的水溶液氧化而发生反应。 利用此性质可以区别烯、炔和环烷烃。
6.KMnO4氧 化
H 3C H 3C
CCC H 3K M nO 4(水 溶 液 ）H 3C
C H 3
有机化学
精品ppt
23
5.3 脂环烃的化学性质
脂环烃的化学性质由于其结构上的特点而与相应 的开链烃的性质相似，如饱和脂环烃的性质与开 链烷烃的性质相似；不饱和脂环烃则与相应的不 饱和开链烃的性质相似。即环烯烃具有与烯烃相 同的性质，而环炔烃则与开链炔烃的性质相同。
脂环烃也由于与开链烃不同的环状结构，使得其性 质与开链烃又有不同之处。如使环的结构破坏的反 应，此类反应有氧化、催化加氢、加卤素、加卤化 氢等。在一定条件下，环烷烃还能变为芳烃（石油 芳构化反应）。
HCl
CH3CH2CH2Cl
HCl
有机化学
精品ppt
31
加卤化氢与马氏规则
当环烷烃的烷基衍生物与HX加成时，环断开时是 从含氢最少的碳与含氢最多的碳间断开，并且H原 子加到含H多的碳上，X原子加到含H少的碳上。
21
HCl
Cl
HBr
Br
即环烷烃加HX时，符合马氏规则。
有机化学
精品ppt
32
5.3.2 环烯烃和环二烯烃的反应（P100）自学
C3~C4 C5~C6 C7~C11 C12~
有机化学
精品ppt
7
桥环、螺环和特殊环
② 多环脂环烃
分子中有两个以上碳环。
按各自特点又可分为桥环、螺环和特殊环。
第四章脂环烃.ppt
200℃
CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3
有机化学
21
加成反应
2. 加卤素(X2) 小环环烷烃在室温下，就能与X2 发生加成反应，碳环断开并加上两个卤原子。
Br2/CCl4 BrCH2CH2CH2Br
与溴反应时，溴的红棕色褪去，可用于区别小环环 烷烃和开链烷烃。
环丁烷与卤素需加热才能反应。
环丙烷的结构图
HH
60° H
H
H
H
105.5°
23°
H
C
C 114°
H
有机化学
8
环丁烷的构象
与环丙烷相似，环丁烷分子中存在着张力，但比环丙烷
的小，因在环丁烷分子中四个碳原子不在同一平面上，
环丁烷的构象见右图：
H
H
H
H
H
H
H
根据结晶学和光谱学的证明，环丁烷是以折叠壮构象存 在的，这种非平面型结构可以减少C-H的重叠，使扭转 张力减小。环丁烷分子中 C-C-C键角为 111.5°，角张
在“螺”和“ 烷”中间；
支链命名与烷烃相同。
72
52
1
13
4
8
螺[2.4]庚烷 螺 [5.5]十一烷 5-甲基螺[3.4]辛烷
2. 桥环烷烃
按成环碳原子数称为 “二环 烷”；
各桥碳原子数由大到小用数字表示，用下角圆点
分开放在方括号中，将括号放在“二环”和“
烷”中间；
编号从一个桥头开始，沿最长桥到另一桥头，再 沿次长桥回到起始碳，最后是最短桥；
小环脂环烃具有与烯烃类似的性质，可发生一些加成反 应。如催化加氢、加X2、加HX等。一般到环己烷以上， 就不能再发生催化加氢的反应。
CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3
有机化学
21
加成反应
2. 加卤素(X2) 小环环烷烃在室温下，就能与X2 发生加成反应，碳环断开并加上两个卤原子。
Br2/CCl4 BrCH2CH2CH2Br
与溴反应时，溴的红棕色褪去，可用于区别小环环 烷烃和开链烷烃。
环丁烷与卤素需加热才能反应。
环丙烷的结构图
HH
60° H
H
H
H
105.5°
23°
H
C
C 114°
H
有机化学
8
环丁烷的构象
与环丙烷相似，环丁烷分子中存在着张力，但比环丙烷
的小，因在环丁烷分子中四个碳原子不在同一平面上，
环丁烷的构象见右图：
H
H
H
H
H
H
H
根据结晶学和光谱学的证明，环丁烷是以折叠壮构象存 在的，这种非平面型结构可以减少C-H的重叠，使扭转 张力减小。环丁烷分子中 C-C-C键角为 111.5°，角张
在“螺”和“ 烷”中间；
支链命名与烷烃相同。
72
52
1
13
4
8
螺[2.4]庚烷 螺 [5.5]十一烷 5-甲基螺[3.4]辛烷
2. 桥环烷烃
按成环碳原子数称为 “二环 烷”；
各桥碳原子数由大到小用数字表示，用下角圆点
分开放在方括号中，将括号放在“二环”和“
烷”中间；
编号从一个桥头开始，沿最长桥到另一桥头，再 沿次长桥回到起始碳，最后是最短桥；
小环脂环烃具有与烯烃类似的性质，可发生一些加成反 应。如催化加氢、加X2、加HX等。一般到环己烷以上， 就不能再发生催化加氢的反应。
有机化学课件-脂环烃
H3C CH3
H3C CH3
环烷烃的立体异构：顺反异构
表示方法1.
➢ 顺反异构用 “顺”或“反” 注明基团相对位 置。
➢英文用“cis” 和“trans”表示。
面镜
顺-1，2-二甲基环丙烷
表示方法2.
CH3
CH3
反-1，2-二甲基环丙烷
CH3
H
H
H
顺-1，4-二甲基环己烷
H
CH3
反-1，4-二甲基环己烷
2) 多取代环己烷：
CH3
H3C
H3C H3C
顺-1，2-二甲基环己烷
反-1，2-二甲基环己烷
H
CH 3
a键(直立键)
H
(H3C)3C
e键(平伏键) 体积大的取代基放在e键上的椅式构象最稳定
思考题
1. 指出下列构象异构体中哪一个是优势构象。
CH3
C(CH3)3
(CH3)3C
CH3
2. 写出顺-2-甲基环己醇的优势构象。
HNO3 HOOC
COOH
§2.2 环烯烃和环二烯烃
(1) 加成反应 (2) 氧化反应
+ Br2 CCl4 CH3 + HI
H Br Br H
环正离子中间体， 反式加成。
CH3 碳正离子中间体，
I
马氏规则。
KMnO4 CH3 CHCH2COOH CH2CH2COOH
O3 Zn, H2O CH2CH2CHO CH2CH2CHO
2.27Å
§5.4 环烷烃的结构
4. 环己烷的结构及构象
椅式构象
H
H
3
H
H
21Biblioteka H H456H H
大学有机课件-脂 环 烃
(1S,2S)-1,2-dimethylcyclopropane (1R,2R)-1,2-dimethylcyclopropane
二 双环化合物的命名(重点)
其中两个碳环共用一个碳原子的叫螺环化合物. • 共用两个或以上碳原子的叫桥环化合物.
螺原子
螺[2.4]庚烷
桥桥头头碳碳
二环[2.2.1]庚烷
张力能 = Enb(非键作用) + EI(键长) +
E(键角) + E(扭转角)
Enb > EI > E > E
一 环己烷的构象
1890年，H. Sachse 沙赫斯对拜尔张力学说提出异议。
1918年，E. Mohr 莫尔提出非平面、无张力环学说。指出用碳 的四面体模型可以组成两种环己烷模型。获1969Nobel奖
Cl
Cl
CH3
甲基的能差
E = 7.1 - 1.7 = 5.4 KJ / mol
氯的能差
(3). 顺-1,4-二（三级丁基）环己烷
C(CH3)3
C(CH3)3 (CH3)3C H
H C(CH3)3
扭船式
太大的取代 基要尽量避 免取a键。
Hassel规则
两个规则
带有相同基团的多取代环己烷，如果没有 其它因素的参与，那末在两个构象异构体之间， 总是有较多取代基取e键向位的构象为优势构象。
CH3
实
CH2CH3
CH3CHCH2CHCH2CH3
例
乙基环己烷
一
ethylcyclohexane
2-甲基-4-环己基己烷
4-cyclohexyl-2-methylhexane
侧链比较简单, 以环为母体, 链为取代基,
有机化学课件有机化学4环烃脂环烃
椅型 稳定
船型 不稳定
环己烷的两种构象可通过C-C单键的旋 转而相互转变；室温下，99.9%以上主要在 椅型构象存在(优势构象)。
为什么椅式构象稳定？
船式环己烷比椅型能量高30kJ/mol，常温下平 衡体系主要以稳定的椅式构象存在。
0.25nm
5
6
1
3
4 2
椅式构象
0.18nm
4
5
6
1
3
2
船式构象
H2 Ni/100℃
CH3CH2CH3 CH3(CH2)2CH3
H2 Pt/300℃
CH3(CH2)3CH3
× H2
（2）加X2 （3）加HX
+ Br2 CCl4 (褪色)
+ HBr
Br
Br
CH2CH2CH2
Br
CH3CH2CH2
用于 鉴别
+ HBr
Br
H
CH3C－ CHCH2 CH3 CH3
？？
定；大基团在e键上稳定。 • 3.烷烃的化学性质 • 小环似烯，大环似烷
12
谢谢 Thank you
室温下只有环丙烷能反应； 断裂连接取代基最多和最少的键，H加在含H多的C上。
2、取代反应
Cl2 光 Cl2 hv Br2 hv
Cl Cl
Br
（优先取代叔H）
环烷烃总结
• 1. 环的稳定性 • 环己烷 > 环戊烷 > 环丁烷 > 环丙烷 • 2. 环己烷的构象 • 优势构象三原则：椅式构象稳定；e键稳
2
命名：
（1）单环化合物，在同数碳原 子前面加“环”字。
（2）环上有取代基，以环为 母体，按“最先碰面”、“先 小后大”原则编号，一个取代 基可以不标位置。
大学有机化学之脂环烃ppt课件
从环丁烷开始，成环碳原子均不在同一平面上。
蝴蝶型(环丁烷)
信封型
扭曲型 环戊烷
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
环丁烷
环戊烷
环己烷（六元环）最稳定，其次是环戊烷 （五元环）；大环都是稳定的；小环中的 环丙烷最不稳定，其次是环丁烷。
(四) 环烷烃的结构与稳定性
燃烧热:指1mol化合物完全燃烧生成二氧化碳和 水所放出的能量，其大小反映了分子能量的高低。
名称
成环 分子燃烧热 碳数 /KJ·mol-1
－CH2－的 平均燃烧热
/KJ·mol-1
名称
成环 碳数
分子燃烧热 /KJ·mol-1
－CH2－的 平均燃烧热
/KJ·mol-1
环丙烷 3
+ H2 2N00i。C CH3 CH2 CH2 CH3
+ H2 3N00i。C CH 3 CH 2CH 2CH 2CH 3
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
（乙）加卤素
• 按照分子中所含碳环的烯 甲基环己烷
二环脂环烃
十氢化萘 降冰片烷
多环脂环烃
螺[2,4]庚烷
立方烷 棱烷
篮烷
金刚烷
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
环戊烷
环己烯
环辛炔
脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂，如环烷烃C5H10 的构造异构体有：
蝴蝶型(环丁烷)
信封型
扭曲型 环戊烷
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
环丁烷
环戊烷
环己烷（六元环）最稳定，其次是环戊烷 （五元环）；大环都是稳定的；小环中的 环丙烷最不稳定，其次是环丁烷。
(四) 环烷烃的结构与稳定性
燃烧热:指1mol化合物完全燃烧生成二氧化碳和 水所放出的能量，其大小反映了分子能量的高低。
名称
成环 分子燃烧热 碳数 /KJ·mol-1
－CH2－的 平均燃烧热
/KJ·mol-1
名称
成环 碳数
分子燃烧热 /KJ·mol-1
－CH2－的 平均燃烧热
/KJ·mol-1
环丙烷 3
+ H2 2N00i。C CH3 CH2 CH2 CH3
+ H2 3N00i。C CH 3 CH 2CH 2CH 2CH 3
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
（乙）加卤素
• 按照分子中所含碳环的烯 甲基环己烷
二环脂环烃
十氢化萘 降冰片烷
多环脂环烃
螺[2,4]庚烷
立方烷 棱烷
篮烷
金刚烷
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
环戊烷
环己烯
环辛炔
脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂，如环烷烃C5H10 的构造异构体有：
有机化学--第四章脂环烃PPT课件
C H3 C H3 C H3
C H3
对 环 四个1,3-二直立键
0
两个甲基
对交叉 (0)
一个邻交叉
E = 43.8 = 15.2 KJmol-1 E = 3.8KJmol-1
E = (15.2 + 0 ) - ( 0 + 3.8 ) = 11.4 KJmol-1
既要考虑每个取代基对环的能量影响，也要考虑二个 取代基之间有无能量关系。
位置不同引起。
转引起。
20.12.2020
4
顺反异构
顺（cis）： 两个取代基在环同侧。 反（trans） ： 两个取代基在环异侧。
H 3C CH 3 HH
H 3C H H CH 3
CH 3
H CH 3
CH 3 H 3C H
顺-1, 4-二甲基环己烷
反-1, 4-二甲基环己烷
顺反异构是构型（configuration）异构的一种。
115.5 109.6 27.0 0 26.6 40.0 49.5 50.9
0
11
小环(C3～C4)；普通环(C5～C7)；中环(C8～C11)；大环(≥C12)。
热力学数据表明：
小 环 (环 丙 烷 )
普 通 环 (环 己 烷 )
697.1
依 次
658.6 每 个 C2H
单元CH2的燃烧热↑，环的稳定性↓。
Enb： H与H之间无，R与R之间有（邻交叉） EI ：C-C 154pm， C-H 112pm EI = 0
E： CCC=111.4o HCH=107.5o(与109o28’接近)E = 0
E： 都是交叉式。E = 0
椅式构象 是环己烷的优势构象
H
西南科技大学4脂环烃有机化学B09PPT课件
张力学说：
在环丙烷分子中，电子云的重叠不能沿着sp3轨道轴对称重 叠，只能偏离键轴一定的角度以弯曲键侧面重叠，形成弯曲键 （香蕉键），其键角为 105.5°，因键角要从109.5°压缩到 105.5°，故环有一定的张力（角张力）。
另外环丙烷分子中还存在着另一种张力——扭转张力（由 于环中三个碳位于同一平面，相邻的C-H键互相处于重叠式构 象，有旋转成交叉式的趋向，这样的张力）。
重点：环己烷及其衍生物的构象；小环开环规律。 难点：环己烷及其衍生物的构象
2
4.1 脂环烃的分类和命名
4.1.1 分类
按组成环的碳原子数目 （C3-C4） 小环 （C5-C7） 普通环 （C8-C11） 中环 （C12以上）大环
按环上是否含有不饱和键 饱和脂环烃 （环烷烃）
不饱和脂环烃 （环烯、炔烃）
反-1，2-二甲基环丙烷
取代基在环的不 同侧为反式trans- 5
H C 3 C H 3 H C 3
顺-1，4-二甲基环己烷
C H 3
反-1，4-二甲基环己烷
6
7
4.1.3 脂环烃的命名
单环脂环烃的命名与烷烃相似，只是将碳原子
数相应的链烃前面加上一个“环”字。环上的碳原
子
用阿拉伯数字编号，使双键和取代基有最小位次；
C H3
1-甲基-2-异丙基环戊烷
5
6
4
1
3
2
环烯烃的命名 双键位次最小
5-甲基-1,3-环己二烯
9
10
11
12
顺时针，先大桥后小桥 标桥碳数
N环[大桥.小桥]某烃
13
两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烃。 编号：从较小环中与螺原子相邻的一个碳原子开始，经小环到 螺原子，再沿大环致所有环碳原子。 命名：根据成环碳原子的总数称为环某烷，在方括号中标出各 碳环中除螺碳原子以外的碳原子数目，其它同烷烃的命名。
在环丙烷分子中，电子云的重叠不能沿着sp3轨道轴对称重 叠，只能偏离键轴一定的角度以弯曲键侧面重叠，形成弯曲键 （香蕉键），其键角为 105.5°，因键角要从109.5°压缩到 105.5°，故环有一定的张力（角张力）。
另外环丙烷分子中还存在着另一种张力——扭转张力（由 于环中三个碳位于同一平面，相邻的C-H键互相处于重叠式构 象，有旋转成交叉式的趋向，这样的张力）。
重点：环己烷及其衍生物的构象；小环开环规律。 难点：环己烷及其衍生物的构象
2
4.1 脂环烃的分类和命名
4.1.1 分类
按组成环的碳原子数目 （C3-C4） 小环 （C5-C7） 普通环 （C8-C11） 中环 （C12以上）大环
按环上是否含有不饱和键 饱和脂环烃 （环烷烃）
不饱和脂环烃 （环烯、炔烃）
反-1，2-二甲基环丙烷
取代基在环的不 同侧为反式trans- 5
H C 3 C H 3 H C 3
顺-1，4-二甲基环己烷
C H 3
反-1，4-二甲基环己烷
6
7
4.1.3 脂环烃的命名
单环脂环烃的命名与烷烃相似，只是将碳原子
数相应的链烃前面加上一个“环”字。环上的碳原
子
用阿拉伯数字编号，使双键和取代基有最小位次；
C H3
1-甲基-2-异丙基环戊烷
5
6
4
1
3
2
环烯烃的命名 双键位次最小
5-甲基-1,3-环己二烯
9
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11
12
顺时针，先大桥后小桥 标桥碳数
N环[大桥.小桥]某烃
13
两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烃。 编号：从较小环中与螺原子相邻的一个碳原子开始，经小环到 螺原子，再沿大环致所有环碳原子。 命名：根据成环碳原子的总数称为环某烷，在方括号中标出各 碳环中除螺碳原子以外的碳原子数目，其它同烷烃的命名。
《化学课件脂环烃》课件
脂环烃可以用于合成液晶 材料，这些材料在显示技 术、电子器件等领域有广 泛应用。
合成功能性材料
脂环烃可以用于合成功能 性材料，如导电材料、光 学材料等。
04 脂环烃的制备方法
通过醇和卤代烃的酯化反应制备
醇和卤代烃在酸催化 下发生酯化反应，生 成脂环烃。
酯化反应的优点是条 件温和，操作简便， 适用于工业化生产。
03 脂环烃的应用
在合成有机化学中的应用
合成脂环烃的化学反应
01
脂环烃在合成有机化学中常用于合成其他有机化合物，如醇、
醛、酮等。
合成药物和天然产物的中间体
02
脂环烃可以作为合成药物和天然产物的中间体，用于生产多种
药物和天然产物。
合成高分子材料
03
脂环烃可以用于合成高分子材料，如聚酯、聚酰胺等。
在药物合成中的应用
加成反应
脂环烃的加成反应通常涉及碳碳 双键或叁键，加成反应可以打开
或延长环状结构。
加成反应的产物通常是更加稳定 的环状化合物，例如环戊烯与溴
加成生成1,2-二溴环戊烷。
加成反应的机理通常包括亲电或 亲核加成，与取代反应类似，也 取决于反应条件和试剂的性质。
氧化反应
脂环烃的氧化反应通常涉及到 环的破裂和生成更复杂的有机 化合物。
酯化反应过程中，醇 和卤代烃通过脱去一 分子水，形成脂环烃 。
通过烯烃的加成反应制备
烯烃与氢气、卤素或醇等物质发 生加成反应，生成脂环烃。
加成反应过程中，烯烃的双键与 氢原子或卤素原子结合，形成稳
定的脂环烃。
加成反应的优点是条件温和，产 物纯净，适用于实验室制备。
通过芳烃的烷基化反应制备
烷基化反应过程中，芳烃的环与卤代烷的碳原子结合 ，形成脂环烃。
合成功能性材料
脂环烃可以用于合成功能 性材料，如导电材料、光 学材料等。
04 脂环烃的制备方法
通过醇和卤代烃的酯化反应制备
醇和卤代烃在酸催化 下发生酯化反应，生 成脂环烃。
酯化反应的优点是条 件温和，操作简便， 适用于工业化生产。
03 脂环烃的应用
在合成有机化学中的应用
合成脂环烃的化学反应
01
脂环烃在合成有机化学中常用于合成其他有机化合物，如醇、
醛、酮等。
合成药物和天然产物的中间体
02
脂环烃可以作为合成药物和天然产物的中间体，用于生产多种
药物和天然产物。
合成高分子材料
03
脂环烃可以用于合成高分子材料，如聚酯、聚酰胺等。
在药物合成中的应用
加成反应
脂环烃的加成反应通常涉及碳碳 双键或叁键，加成反应可以打开
或延长环状结构。
加成反应的产物通常是更加稳定 的环状化合物，例如环戊烯与溴
加成生成1,2-二溴环戊烷。
加成反应的机理通常包括亲电或 亲核加成，与取代反应类似，也 取决于反应条件和试剂的性质。
氧化反应
脂环烃的氧化反应通常涉及到 环的破裂和生成更复杂的有机 化合物。
酯化反应过程中，醇 和卤代烃通过脱去一 分子水，形成脂环烃 。
通过烯烃的加成反应制备
烯烃与氢气、卤素或醇等物质发 生加成反应，生成脂环烃。
加成反应过程中，烯烃的双键与 氢原子或卤素原子结合，形成稳
定的脂环烃。
加成反应的优点是条件温和，产 物纯净，适用于实验室制备。
通过芳烃的烷基化反应制备
烷基化反应过程中，芳烃的环与卤代烷的碳原子结合 ，形成脂环烃。
有机化学课件第三章脂环烃
起偏镜 检偏镜 视野 偏振光 普通光线 Nicol棱镜 样品管 Nicol棱镜
旋光仪工作原理图
21
旋光性物质使偏振光振动平面旋转的角度称为旋光度。通常用表示。
旋光度受溶液的浓度，盛液管的长度，温度及光的波长等因素影响。 比旋光度 []t：1 ml含1g 旋光物质的溶液在 10 cm长的盛液管中的旋 光度。 []t是旋光物质特有的物理常数。t为测定温度； 为测定波长。如果采 用钠光，用D表示，它的波长是5893x10-8 cm。比旋光度的方向用+、-号分别代表 右旋和左旋。 t = α α × 100% 比旋光度与旋光度之间的关系为： L(dm) × C(g/ml)
20
mp(℃)=53
[ α]D
20
密度 (g/cm3) [ α]D +12o -12o 1.7598 1.7598
mp(℃)=53
溶解度 20oC(g/100m LH2O) 139.0 139.0
168-170 168-170
Lቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Pasteur(1848)
11
2、手性(Chirality)
2)
8
4、 脂环烃的顺反异构和命名
顺反异构:由于C－C单键不能旋转而产生的立体异构 环的同侧——顺式 环的异侧——反式
CH3 CH3
反-1,4-二甲基环己烷
CH3
CH3
顺-1,4-二甲基环己烷
9
命名原则 1.母体为环某烷 2.将取代基次序最小者所连碳原子编号为1 3.对所有取代基编号并命名
4.在名称前表明顺反异构。当环上有多个取代基时，选择定位次最 低者为对照基团，其位次前加“r”(reference)表示，其余取代基位 次前用“顺-”或“反-”表示其与对照基团的立体关系。
旋光仪工作原理图
21
旋光性物质使偏振光振动平面旋转的角度称为旋光度。通常用表示。
旋光度受溶液的浓度，盛液管的长度，温度及光的波长等因素影响。 比旋光度 []t：1 ml含1g 旋光物质的溶液在 10 cm长的盛液管中的旋 光度。 []t是旋光物质特有的物理常数。t为测定温度； 为测定波长。如果采 用钠光，用D表示，它的波长是5893x10-8 cm。比旋光度的方向用+、-号分别代表 右旋和左旋。 t = α α × 100% 比旋光度与旋光度之间的关系为： L(dm) × C(g/ml)
20
mp(℃)=53
[ α]D
20
密度 (g/cm3) [ α]D +12o -12o 1.7598 1.7598
mp(℃)=53
溶解度 20oC(g/100m LH2O) 139.0 139.0
168-170 168-170
Lቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Pasteur(1848)
11
2、手性(Chirality)
2)
8
4、 脂环烃的顺反异构和命名
顺反异构:由于C－C单键不能旋转而产生的立体异构 环的同侧——顺式 环的异侧——反式
CH3 CH3
反-1,4-二甲基环己烷
CH3
CH3
顺-1,4-二甲基环己烷
9
命名原则 1.母体为环某烷 2.将取代基次序最小者所连碳原子编号为1 3.对所有取代基编号并命名
4.在名称前表明顺反异构。当环上有多个取代基时，选择定位次最 低者为对照基团，其位次前加“r”(reference)表示，其余取代基位 次前用“顺-”或“反-”表示其与对照基团的立体关系。
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螺原子
螺[2.4]庚烷
5-甲基螺[2.4]庚烷11
3. 二环桥环烃
两个碳环共用两个或两个以上碳原子的烃叫桥环烃
二环桥环烃都有两个“桥头”碳原子和三条 连在“桥头”上的“桥”。 (1) 定母体：根据组成环的碳原子总数命名为二 环[ ]某烷。各“桥”所含碳原子数目,按由大 到小的次序写在“二环”和“某烷”之间的 方括号里。 (2) 编号：从桥头碳开始，先长桥，后短桥。 (3) 取代基的排列（同烷烃）。
CH3
H
丙烷及环丙烷分子中碳碳键 原子轨道交盖情况
H
114°
H
17
特点： (1) C：sp3杂化，3个C原子共平 面，正三角形。
(2) 弯键,C－C－C键角105°，
偏离正常键角。两个相邻的C原子以sp3
杂化轨道形成 C－C σ键时，以弯曲的 方式交盖（存在角张力：键角偏离正常 键角而产生的张力），从而未能最大程 度的交盖。因此，环丙烷不稳定。
1
(1) 环烷烃--饱和的脂环烃叫环烷烃.通式CnH2n.
• 环丙烷 CH2-CH2
简写:
CH2
• 环丁烷 CH2-CH2 简写:
同 分
CH2-CH2
• 甲基环丙烷 CH2
简写:
CH-CH3
CH3
异 构 体
CH2
2
•命名(与烷烃相似): (A) 以碳环作为母体,环上侧链作为取代基命名; (B) 环状母体的名称是在同碳直链烷烃的名称前
环辛烷 8
5310
664
5
环壬烷 9
5981
665
6
环癸烷 10
6636
664
5
环十五烷 15
9885
660
1
开链烷烃
659
16
环烷烃的稳定性：
环己烷 > 环戊烷 > 环丁烷 > 环丙烷
环的张力越小，相应的环烷烃越稳定。
环丙烷的结构：
CH3
H
H
C
C H 2 1 0 9 .5 °
HC
60°
105°
C
18
2.4.3 环己烷的构象
环己烷的碳骨架不是平面结构， C－C－Ｃ键角为109.5°。通过旋转σ键 和键角的改变，可以得到两种典型构象：
椅式
船式
环己烷的椅式和船式构象
19
环己烷椅式构象
环己烷船式构象
环己烷椅式和船式构象的模型
20
椅式构象和船式构象可以相互转变，
但椅式构象比船式构象稳定：
0.25 nm
7
带有侧链的环烯烃命名:
(A) 若只有一个不饱和碳上有侧链,该不饱和碳编号为1;
(B) 若两个不饱和碳都有侧链或都没有侧链,则碳原子编 号顺序除双键所在位置号码最小外,还要同时以侧链位 置号码的加和数为最小.
C H3
1
6
2
H3C 3 2 1
5
3
4
4
6
5
1-甲基-1-环己烯
3-甲基-1-环己烯 8
带有侧链的环烯烃命名:
5
6
1
0.18 nm
4
56
1
4
32
3
2
1
H HH
4
5
HH 3 H
HH H
6
1
HH
2
H
H H
6 5
CCHH22 4
2
3
H H
HH H H
船式构象: (1) C1和C4上的C－H键存在非键张力
(2) C2与C3和C5与C6之间处于全重叠
式，存在扭转张力
21
椅式构象稳定的原因： 所有相邻C上的键都处 于交叉式
H
H
5
HH
H
4
H
H
3
6H
1
H
HH
2
H
H1
H
H 6 CH2 2 H
H
5
H
C4 H2
3
H
H
在椅式构象中，C1、C3、C5 原子在一个 平面上；C2、C4、C6 原子在另一个平面上。
22
12个C－H 键分为两类：
6个C－H 键处于直立键(a 键)，
4
当环上支链不易命名时，以碳链为母体， 环作为取代基来命名。
CH3CH2 CHCH2CH(CH3)2
2 甲基 4 环己基己烷
5
环烷的顺反异构:
由于碳原子连接成环,环上C-C单键不能自由旋转. 只要环上有两个碳原子各连有不同的原子或基团, 就有构型不同的顺反异构体.
例: 1,4-二甲基环己烷
顺-1,4-二甲基环己烷
12
二环[2.2.1]庚烷
二环[2.1.0]戊烷
13
二环[3.1.1]庚烷 8,8-二甲基二环[3.2.1]辛烷
14
2.4.2 环烷烃的结构与稳定性
环烷烃随着环的大小不同，其稳定性 不尽相同。
燃烧热：1 mol 化合物 完全燃烧
放出的热量
CO2 + H2O
C H 4 + 2 O 2 C O 2 + 2 H 2 O + 燃 烧 热
加一“环”字. (C) 环上有多个取代基时，应将成环碳原子编号，标
出取代基的位号。编号时，仍遵循“最低系列” 原则，若有两种符合“最低系列”的编号，则使 “顺序规则”中“优先”的基团具有较大的位次 号。
3
CH3
5
1
CH3
2
4
3
1,2-二甲基环戊烷
1-甲基-3-乙基环己烷 **小取代基为1位.
1,1,4-三甲基环己烷
15
表 2.2 一些环烷烃的燃烧热
名称
环大小 分子燃烧热
/ kJ·Mol-1
平-均CH燃2烧-的热 / kJ·Mol-1
与开链烷烃 燃烧热的差 / kJ·Mol-1
环丙烷 3
2091
697
38
环丁烷 4
2744
686
27
环戊烷 5
3320
664
5
环己烷 6
3951
659
0
环庚烷 7
4637
662
3
2.4 脂环烃
脂环烃：结构上具有环状碳骨架,而性质上与开 链烃(脂肪烃)相似的烃类,总称脂环烃. 根据脂环烃分子中所含碳环的数目，分为单环、二 环和多环脂环烃。
2.4.1 脂环烃的命名
1. 单环脂环烃
单环脂环烃的命名与烃相似： 母体名称： “环某烷或环某烯”。 环上的支链作为取代基，将其位次号和名称放在环 某烷或环某烯之前。
CH3
6 CH3
5
1
4
2
3
1,6-二甲基-1-环己烯
CH3
5
4
1
3
2
5-甲基-1,3-环戊二烯
9
环戊烯
环辛炔
C H3
1
6
2
5
3
4
1-甲基-1-环己烯
1,3-环己二烯
2
H3C 3
1
4
6
5
3-甲基-1-环己烯
10
2. 二环螺环烃
两个碳环共用一个碳原子的烃叫螺环烃。
(1) 定母体：根据环上碳原子总数叫螺[ ]某烷(某烯)。 (2)再把连接于螺原子的两个环的碳原子数(不含螺原 子),按由小到大的次序写在“螺”和“某烷”之间的方 括号里,数字用圆点分开. (3) 编号：从小环邻接于螺原子的碳原子开始。 (4)二甲基环己烷
6
(2) 环烯(炔)烃 --脂环烃的环上有双键(或叁键).
• 命名与开链烃相似:以不饱和碳环为母体,侧链为取 代基.
• 碳环上的编号顺序:应是不饱和键所在的位置号码最 小.
• 对环上没有取代基，且只有一个不饱和键的环烯(或 炔)烃,双键或叁键位置可不标.
环戊烯
环辛炔
1,3-环己二烯
螺[2.4]庚烷
5-甲基螺[2.4]庚烷11
3. 二环桥环烃
两个碳环共用两个或两个以上碳原子的烃叫桥环烃
二环桥环烃都有两个“桥头”碳原子和三条 连在“桥头”上的“桥”。 (1) 定母体：根据组成环的碳原子总数命名为二 环[ ]某烷。各“桥”所含碳原子数目,按由大 到小的次序写在“二环”和“某烷”之间的 方括号里。 (2) 编号：从桥头碳开始，先长桥，后短桥。 (3) 取代基的排列（同烷烃）。
CH3
H
丙烷及环丙烷分子中碳碳键 原子轨道交盖情况
H
114°
H
17
特点： (1) C：sp3杂化，3个C原子共平 面，正三角形。
(2) 弯键,C－C－C键角105°，
偏离正常键角。两个相邻的C原子以sp3
杂化轨道形成 C－C σ键时，以弯曲的 方式交盖（存在角张力：键角偏离正常 键角而产生的张力），从而未能最大程 度的交盖。因此，环丙烷不稳定。
1
(1) 环烷烃--饱和的脂环烃叫环烷烃.通式CnH2n.
• 环丙烷 CH2-CH2
简写:
CH2
• 环丁烷 CH2-CH2 简写:
同 分
CH2-CH2
• 甲基环丙烷 CH2
简写:
CH-CH3
CH3
异 构 体
CH2
2
•命名(与烷烃相似): (A) 以碳环作为母体,环上侧链作为取代基命名; (B) 环状母体的名称是在同碳直链烷烃的名称前
环辛烷 8
5310
664
5
环壬烷 9
5981
665
6
环癸烷 10
6636
664
5
环十五烷 15
9885
660
1
开链烷烃
659
16
环烷烃的稳定性：
环己烷 > 环戊烷 > 环丁烷 > 环丙烷
环的张力越小，相应的环烷烃越稳定。
环丙烷的结构：
CH3
H
H
C
C H 2 1 0 9 .5 °
HC
60°
105°
C
18
2.4.3 环己烷的构象
环己烷的碳骨架不是平面结构， C－C－Ｃ键角为109.5°。通过旋转σ键 和键角的改变，可以得到两种典型构象：
椅式
船式
环己烷的椅式和船式构象
19
环己烷椅式构象
环己烷船式构象
环己烷椅式和船式构象的模型
20
椅式构象和船式构象可以相互转变，
但椅式构象比船式构象稳定：
0.25 nm
7
带有侧链的环烯烃命名:
(A) 若只有一个不饱和碳上有侧链,该不饱和碳编号为1;
(B) 若两个不饱和碳都有侧链或都没有侧链,则碳原子编 号顺序除双键所在位置号码最小外,还要同时以侧链位 置号码的加和数为最小.
C H3
1
6
2
H3C 3 2 1
5
3
4
4
6
5
1-甲基-1-环己烯
3-甲基-1-环己烯 8
带有侧链的环烯烃命名:
5
6
1
0.18 nm
4
56
1
4
32
3
2
1
H HH
4
5
HH 3 H
HH H
6
1
HH
2
H
H H
6 5
CCHH22 4
2
3
H H
HH H H
船式构象: (1) C1和C4上的C－H键存在非键张力
(2) C2与C3和C5与C6之间处于全重叠
式，存在扭转张力
21
椅式构象稳定的原因： 所有相邻C上的键都处 于交叉式
H
H
5
HH
H
4
H
H
3
6H
1
H
HH
2
H
H1
H
H 6 CH2 2 H
H
5
H
C4 H2
3
H
H
在椅式构象中，C1、C3、C5 原子在一个 平面上；C2、C4、C6 原子在另一个平面上。
22
12个C－H 键分为两类：
6个C－H 键处于直立键(a 键)，
4
当环上支链不易命名时，以碳链为母体， 环作为取代基来命名。
CH3CH2 CHCH2CH(CH3)2
2 甲基 4 环己基己烷
5
环烷的顺反异构:
由于碳原子连接成环,环上C-C单键不能自由旋转. 只要环上有两个碳原子各连有不同的原子或基团, 就有构型不同的顺反异构体.
例: 1,4-二甲基环己烷
顺-1,4-二甲基环己烷
12
二环[2.2.1]庚烷
二环[2.1.0]戊烷
13
二环[3.1.1]庚烷 8,8-二甲基二环[3.2.1]辛烷
14
2.4.2 环烷烃的结构与稳定性
环烷烃随着环的大小不同，其稳定性 不尽相同。
燃烧热：1 mol 化合物 完全燃烧
放出的热量
CO2 + H2O
C H 4 + 2 O 2 C O 2 + 2 H 2 O + 燃 烧 热
加一“环”字. (C) 环上有多个取代基时，应将成环碳原子编号，标
出取代基的位号。编号时，仍遵循“最低系列” 原则，若有两种符合“最低系列”的编号，则使 “顺序规则”中“优先”的基团具有较大的位次 号。
3
CH3
5
1
CH3
2
4
3
1,2-二甲基环戊烷
1-甲基-3-乙基环己烷 **小取代基为1位.
1,1,4-三甲基环己烷
15
表 2.2 一些环烷烃的燃烧热
名称
环大小 分子燃烧热
/ kJ·Mol-1
平-均CH燃2烧-的热 / kJ·Mol-1
与开链烷烃 燃烧热的差 / kJ·Mol-1
环丙烷 3
2091
697
38
环丁烷 4
2744
686
27
环戊烷 5
3320
664
5
环己烷 6
3951
659
0
环庚烷 7
4637
662
3
2.4 脂环烃
脂环烃：结构上具有环状碳骨架,而性质上与开 链烃(脂肪烃)相似的烃类,总称脂环烃. 根据脂环烃分子中所含碳环的数目，分为单环、二 环和多环脂环烃。
2.4.1 脂环烃的命名
1. 单环脂环烃
单环脂环烃的命名与烃相似： 母体名称： “环某烷或环某烯”。 环上的支链作为取代基，将其位次号和名称放在环 某烷或环某烯之前。
CH3
6 CH3
5
1
4
2
3
1,6-二甲基-1-环己烯
CH3
5
4
1
3
2
5-甲基-1,3-环戊二烯
9
环戊烯
环辛炔
C H3
1
6
2
5
3
4
1-甲基-1-环己烯
1,3-环己二烯
2
H3C 3
1
4
6
5
3-甲基-1-环己烯
10
2. 二环螺环烃
两个碳环共用一个碳原子的烃叫螺环烃。
(1) 定母体：根据环上碳原子总数叫螺[ ]某烷(某烯)。 (2)再把连接于螺原子的两个环的碳原子数(不含螺原 子),按由小到大的次序写在“螺”和“某烷”之间的方 括号里,数字用圆点分开. (3) 编号：从小环邻接于螺原子的碳原子开始。 (4)二甲基环己烷
6
(2) 环烯(炔)烃 --脂环烃的环上有双键(或叁键).
• 命名与开链烃相似:以不饱和碳环为母体,侧链为取 代基.
• 碳环上的编号顺序:应是不饱和键所在的位置号码最 小.
• 对环上没有取代基，且只有一个不饱和键的环烯(或 炔)烃,双键或叁键位置可不标.
环戊烯
环辛炔
1,3-环己二烯